天津大學聚焦新工科建設激活人才培養新動能
在我國海拔最高的雅礱江兩(liang) 河口水電站建設中,“無人”技術功不可沒。傳(chuan) 統碾壓機駕駛員要麵對高噪聲、重灰塵等惡劣工作環境,工作強度大,患職業(ye) 病比例也很高。天津大學研製的“無人碾壓機”卻可以不知疲倦地連續工作,工作人員隻需坐在指揮室裏下達指令即可,這不僅(jin) 大幅度降低了工作強度,而且明顯提高了施工效率和工程質量。
“以大數據、雲(yun) 計算、人工智能等為(wei) 代表的新一輪科技革命和產(chan) 業(ye) 變革正在快速推動著工業(ye) 、商業(ye) 、社會(hui) 等領域的變革,對人的知識、能力、素養(yang) 都提出了新要求。高等教育界必須響應時代的呼喚,培養(yang) 更多掌握人工智能等新知識、新技術的工程人才。”天津大學校長金東(dong) 寒說。
2017年,天津大學攜手61所高校提出了“天大行動”,也就是在這一年,教育部啟動了新工科建設。自此,天津大學在新工科建設中不斷進行改革與(yu) 創新,積極探索新時代卓越工程師培養(yang) 新模式,幾年時間走出一條頗具天大特色的新工科之路。
課堂變革新:
做項目激發學習(xi) 動力
天津大學“智能製造工程”專(zhuan) 業(ye) 2019級學生張旖至今還記得,大一第一學期學校打造的一門新工科課程——“設計與(yu) 建造”令同學們(men) 腦洞大開。
第一節課,老師拿著一輛“物流循跡小車”走進教室,告訴大家,這輛小車就是他們(men) 本學期要完成的“任務”,它必須能沿著任意設定路線快速行走,還能按要求投放包裹。整個(ge) 學期,圍繞著建造這輛小車所涉及的專(zhuan) 業(ye) 內(nei) 容,先後有15位來自不同學院的教師前來授課。而這輛神奇的小車也激發了學生們(men) 的學習(xi) 熱情。“我們(men) 自發組成若幹項目團隊,一起討論問題,不斷嚐試,最終收獲了成功的喜悅。”張旖回憶道。
工程教育改革隻有進入到課堂層麵,才算是真正進入了深水區。如果課堂不變,教育就不會(hui) 變,學生也就很難得到提升。
為(wei) 此,天津大學推動多學院合作搭建起未來智能機器與(yu) 係統、智慧流程工業(ye) 與(yu) 產(chan) 品工程等十多個(ge) 不同層次的人才培養(yang) 平台,並以項目為(wei) 鏈條重新設計了課程,把課程內(nei) 部各模塊、知識點有機串聯起來,全力打造以“項目製”為(wei) 特征的新課堂。
以“設計與(yu) 建造”課為(wei) 例,為(wei) 了上好這門課,學校會(hui) 集了來自不同學院的十多位教師,將以往十幾門課程的知識點進行重構與(yu) 整合,教師講授、學生實踐、師生研討各占課時的三分之一。這樣的授課模式,在新工科建設之前是完全不可能的。對學生們(men) 來說,這種嶄新的學習(xi) 模式也是一種巨大的挑戰。他們(men) 在從(cong) 各專(zhuan) 業(ye) 老師那裏汲取知識的同時,還要努力自學各種知識、收集數據和調研,遇到困難去請教老師。有些問題甚至老師也解決(jue) 不了,就需要和老師一起去請教行業(ye) 或企業(ye) 的專(zhuan) 家。在這一過程中,他們(men) 的實踐能力、創新能力都得到了飛速提升。
3年多的新工科學習(xi) 讓張旖體(ti) 會(hui) 到了創新的快樂(le) 。2022年8月,她與(yu) 同學們(men) 合作設計了一款仿沙蠶機器人,參加了第10屆全國大學生機械創新設計大賽並獲得一等獎。如今,她已決(jue) 定繼續深造,朝著卓越工程師的目標奮進。
思維創意新:
為(wei) 學生創新提供沃土
走進機械等傳(chuan) 統工科的實驗室,就能看到大量不同原理、不同應用場景的智能機器人;走在校園裏,也經常能看到正在試驗場進行測試的無人駕駛車;在智能電網實驗室,基於(yu) 數字孿生技術實時模擬電網運行狀態,為(wei) 電網安全運行保駕護航……在天津大學,學校實施的“人工智能+傳(chuan) 統工科”的“天智計劃”,不僅(jin) 全麵推進了校級層麵的學科交叉融合,也為(wei) 學生創新營造了良好的氛圍。
天大新校區麵積大,安保和衛生工作十分耗費精力。為(wei) 此,學校教師開展了一個(ge) 新工科畢業(ye) 設計項目“海陸空智能無人係統安全巡查平台”。它以建設智慧校園為(wei) 出發點,計劃構建一個(ge) 由5輛無人駕駛全地形車、5條無人駕駛快艇、10架無人機組成的海陸空協同無人探測與(yu) 追蹤平台,開展全天候安全巡查與(yu) 環境維護。這個(ge) 項目的一個(ge) 顯著特點就是通過組建跨學院、跨專(zhuan) 業(ye) 的多學科交叉團隊,相互學習(xi) 和啟發,共同完成一個(ge) 工程係統。
該項目2021年作為(wei) 全校首個(ge) 新工科畢業(ye) 設計項目啟動,到2022年實施時,包含了27個(ge) 課題,涉及7個(ge) 學院、15名指導教師、27名本科生。在這一過程中,來自不同專(zhuan) 業(ye) 的學生取長補短,共同完成一個(ge) 激動人心的工程係統,最終他們(men) 還獲得了專(zhuan) 屬的特別稱號——“優(you) 秀控製工程師”“優(you) 秀項目經理”“優(you) 秀算法工程師”……學生的學習(xi) 熱情也被激發出來,小組的每一次答辯會(hui) 都成了分享會(hui) 。
這幾年,天大有一項非常火的學生科技比賽——“未來30年”顛覆性創新創想大賽。與(yu) 傳(chuan) 統賽事不同,這項比賽要求項目內(nei) 容不能與(yu) 已有的科技成果或導師所做課題重合,必須原創。參賽學生要針對材料、信息、生物等世界科技前沿領域,提出某項科研成果或創意構想。當然,這種創意不是憑空想象的,而是要基於(yu) 自己掌握的知識,可實現、可操作。
“我們(men) 舉(ju) 辦這項賽事是希望鼓勵學生敢於(yu) 想象敢於(yu) 嚐試,開拓一批在未來10—30年顛覆傳(chuan) 統科技和思路,對國民經濟、社會(hui) 發展帶來革命性影響的戰略創新、技術預見及科技創意。”天津大學團委書(shu) 記管虹告訴記者,這項大賽邀請兩(liang) 院院士,以及各學科或行業(ye) 的領軍(jun) 人物、創業(ye) 創投專(zhuan) 家、知識產(chan) 權專(zhuan) 家參與(yu) 指導和評審。
大賽至今已經舉(ju) 辦六屆,收到了近7000名師生提出的1000多個(ge) 創新方案。很多方案充滿了奇思妙想:有的學生提出給人腦植入一種新型神經電極,從(cong) 而采集大腦活動信號,未來可以打造超感覺運動技能的未來戰士,或者為(wei) 失能殘疾人提供服務……在學校看來,比賽結果並不重要,重要的是把學生的創意真正激發出來,培養(yang) 更多敢創新、會(hui) 創新的學生,主動去麵向未來、關(guan) 注未來。
校企協作新:
讓企業(ye) 家參與(yu) 教學
天津大學化工學院博士生李雙陽,如今還有另一個(ge) 身份——天津心衢生物科技有限公司創始人。他帶領團隊完成的“體(ti) 內(nei) 精準可視化小口徑人工血管”項目,目前已進行到臨(lin) 床前的生物安全性能檢測與(yu) 大動物實驗階段,他的團隊也獲得了由北洋海棠基金領投的數百萬(wan) 天使輪融資。
校企合作是變“學校教育”為(wei) “產(chan) 學合作教育”的有效手段。除了校企聯合培養(yang) 的合作方式,對學生更為(wei) 直接有效的教育就是把企業(ye) 引入課堂。“企業(ye) 參與(yu) 教學的過程,可以把人才需求及時傳(chuan) 遞到高校,促使高校的課程改革跟隨行業(ye) 科技發展對人才的需求導向。同時,校企合作還可以為(wei) 學生提供學習(xi) 技能的切入點。因此,我們(men) 也在不斷改進課堂教學方式,讓更多企業(ye) 家走上學校講台,為(wei) 學生提供最前沿最直接的教育。”天津大學未來技術學院常務副院長原續波說。
天大有一門“網紅”選修課“創業(ye) 實戰訓練”,是麵向全校學生開設的創新創業(ye) 通識教育課程。不同於(yu) 傳(chuan) 統的課桌式授課,這門課最大的特點就是以學生為(wei) 中心,教師是助教,擁有豐(feng) 富創業(ye) 經曆和實戰經驗的創業(ye) 企業(ye) 家是主講。在這裏,主講企業(ye) 家不僅(jin) 會(hui) 來學校講課,還會(hui) 帶領學生走出校園,前往不同行業(ye) 、不同領域的企業(ye) 所在地,討論商業(ye) 計劃、經營理念,讓學生在商業(ye) 場景中體(ti) 驗創業(ye) 的真實過程。課程會(hui) 通過路演的方式結課,還會(hui) 邀請企業(ye) 負責人和投資人到場,如果學生有好的創業(ye) 項目,就可以直接得到天使投資。
與(yu) 企業(ye) 緊密結合聯合培養(yang) 人才,在工程碩士培養(yang) 中表現更加突出。天大將工程實踐融入課程學習(xi) 和論文工作,成立了由企業(ye) 專(zhuan) 家、係主任和資深教授組成的教育教學指導委員會(hui) ,定製培養(yang) 方案和實踐計劃,推進課程體(ti) 係改革,學生的論文課題都是企業(ye) 急需的攻關(guan) 項目。
在工程博士培養(yang) 中,天大聚焦國家戰略需求和重大工程項目,與(yu) 行業(ye) 頭部企事業(ye) 單位合作,以工程科研項目和工程需求為(wei) 牽引,對學生進行項目製培養(yang) 以保障培養(yang) 質量。學校首位通過答辯的工程博士王春慧來自中國航天員科研訓練中心,她承擔了航天員建模仿真係統研製工作。通過幾年的努力,她的研究成果在我國空間實驗室等領域得到了實際應用,被認定為(wei) “國家重大科學研究計劃項目重大研究成果”,為(wei) 中國空間站建設和載人航天事業(ye) 的高速發展作出了突出貢獻。
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